旋转速度对静止轴肩搅拌摩擦焊温度场和应力场的影响

1

作者 贺巍亮 王伟 +1 位作者 李华芳 李晓燕 《电焊机》 2024年第1期86-94,共9页

针对3 mm厚的2024-T4铝合金,采用ABAQUS软件建立静止轴肩搅拌摩擦焊热源三维模型,分析2024-T4铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊温度场和应力场的有限元模拟,研究了恒定150 mm/min焊接速度下,旋转速度从800 mm/min到1 200 mm/min对焊接接头残余... 针对3 mm厚的2024-T4铝合金,采用ABAQUS软件建立静止轴肩搅拌摩擦焊热源三维模型,分析2024-T4铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊温度场和应力场的有限元模拟,研究了恒定150 mm/min焊接速度下,旋转速度从800 mm/min到1 200 mm/min对焊接接头残余应力的影响。结果表明:常规搅拌摩擦焊焊缝横截面高温区域呈现碗状分布,而静止轴肩搅拌摩擦焊呈类似于搅拌针形貌分布。相比于常规搅拌摩擦焊,静止轴肩可以获得更窄的搅拌区宽度,并且有效降低焊缝中心的峰值温度。焊后垂直于焊缝区域的纵向残余应力呈现“M”形分布,随着搅拌头旋转速度的增大,两种工艺下的焊后残余应力均增大。此外,静止轴肩在焊接过程中对焊缝区域持续碾压,使得焊后试样的纵向残余应力峰值相比较于传统搅拌摩擦焊能降低45.6%。 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 静止轴肩搅拌摩擦焊 旋转速度 残余应力

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2024-T4铝合金FSW接头疲劳裂纹扩展行为及寿命预测 被引量：2

2

作者 王磊 李东侠 +2 位作者 回丽 沈振鑫 周松 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期77-83,I0007,I0008,共9页

基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,对2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头预制裂纹于不同部位的紧凑拉伸试样进行裂纹扩展分析以及寿命预测,并深入分析不同部位裂纹扩展行为存在差异性的原因.结果表明,随着裂纹长度的不断延长,裂纹尖端应力... 基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,对2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头预制裂纹于不同部位的紧凑拉伸试样进行裂纹扩展分析以及寿命预测,并深入分析不同部位裂纹扩展行为存在差异性的原因.结果表明,随着裂纹长度的不断延长,裂纹尖端应力强度因子随之增大,且裂纹向前扩展路径基本沿直线扩展,ABAQUS与FRANC 3D联合仿真方法分析不同部位的裂纹尖端应力强度因子和裂纹扩展路径的理论计算和试验结果基本吻合,验证了分区域进行联合仿真的模型精度满足要求.不同部位裂纹扩展试样寿命预测结果与试验结果的相对误差均在5%左右,对焊接接头分区域联合仿真进行寿命预测是准确可行的.裂纹位于不同部位的扩展试样断口处的疲劳辉纹间距不同导致预制裂纹于3个部位的疲劳寿命由低到高为:热影响区、垂直于焊缝方向、焊核区. 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 搅拌摩擦焊 FRANC 3D 裂纹扩展 寿命预测

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基于数字图像相关的预腐蚀2024-T4铝合金疲劳开裂实验研究 被引量：6

3

作者 宋海鹏 刘长春 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期43-52,共10页

通过三维数字图像相关(3D-DIC)方法研究预腐蚀2024-T4铝合金在三种不同最大应力水平和应力比下的疲劳开裂行为。通过应变场演化直观地显示裂纹萌生和扩展的时空特征,并通过扫描电镜观测关键损伤区域的断裂微观形貌。结果表明:试样边缘... 通过三维数字图像相关(3D-DIC)方法研究预腐蚀2024-T4铝合金在三种不同最大应力水平和应力比下的疲劳开裂行为。通过应变场演化直观地显示裂纹萌生和扩展的时空特征,并通过扫描电镜观测关键损伤区域的断裂微观形貌。结果表明:试样边缘的局部腐蚀促进了疲劳裂纹萌生,影响了裂纹的形核位置,并引起材料氢脆现象;疲劳裂纹扩展方向与加载方向呈60°~68°角,表明疲劳裂纹扩展可以用KⅠ/KⅡ混合模式来描述;预腐蚀铝合金疲劳失效存在单裂纹断裂、多裂纹联合、多裂纹竞争和多裂纹平行扩展4种典型的失效模式。 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 预腐蚀 疲劳 数字图像相关 断口分析

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基于正交试验的2024-T4铝合金超声辅助搅拌摩擦焊的研究 被引量：4

4

作者 贺地求 柳瑞 罗家文 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第17期18-21,共4页

采用正交试验研究了超声辅助搅拌摩擦焊工艺参数对1.8 mm厚的2024-T4铝合金板接头组织与力学性能的影响。结果表明:焊接速度对接头抗拉强度的影响最大,而旋转速度和超声频率的作用依次减弱;采用最优参数焊接,即当转速为1600 r/min、焊速... 采用正交试验研究了超声辅助搅拌摩擦焊工艺参数对1.8 mm厚的2024-T4铝合金板接头组织与力学性能的影响。结果表明:焊接速度对接头抗拉强度的影响最大,而旋转速度和超声频率的作用依次减弱;采用最优参数焊接,即当转速为1600 r/min、焊速为240 mm/min、频率为25 k Hz时,其接头的抗拉强度可达397 MPa,比搅拌摩擦焊强度提高了6%。通过对比焊缝宏观及微观纹理、力学性能、金相组织和显微硬度等,均发现超声搅拌摩擦焊焊缝性能要优于搅拌摩擦焊。 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 超声辅助搅拌摩擦焊 正交试验

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2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝成形与组织性能的相关性 被引量：4

5

作者 许飞 陈俐 +1 位作者 何恩光 郭路云 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期90-95,共6页

2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝横截面分为钉头形和近X形2种典型形貌,对比分析了该2种形貌的焊缝成形与组织形态、显微硬度和接头拉伸性能的相关性。结果表明:近X形横截面的焊缝在焊接过程中更加平稳,焊接飞溅更少。焊缝区的组织特征为... 2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝横截面分为钉头形和近X形2种典型形貌,对比分析了该2种形貌的焊缝成形与组织形态、显微硬度和接头拉伸性能的相关性。结果表明:近X形横截面的焊缝在焊接过程中更加平稳,焊接飞溅更少。焊缝区的组织特征为垂直于熔合线相对生长的柱状晶组织和焊缝中心的等轴晶组织。钉头形焊缝中心晶粒的二次枝晶较发达,逐渐形成等轴树枝晶,而近X形焊缝中心晶粒相对细小,呈现为等轴胞状晶。与钉头形横截面的接头相比,近X形横截面的接头焊缝区析出的强化相θ(Al2Cu)相对较多,平均显微硬度值略高,热影响区的软化现象逐渐减弱,接头强度和塑性略低。 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 光纤激光 填丝焊 焊缝横截面 显微组织 拉伸性能

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纳米Cr_2O_3微粒对2024-T4铝合金微弧氧化膜结构及耐磨性能的影响 被引量：3

6

作者 李振伟 狄士春 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期2022-2027,共6页

在含有不同浓度纳米Cr_2O_3微粒的硅酸盐体系电解液中对2024-T4铝合金进行微弧氧化处理,使用SEM观察陶瓷膜的表面形貌、截面形貌、磨痕形貌。使用EDS能谱仪分析膜层中各主要成分沿截面方向的分布,使用XRD分析陶瓷膜的相结构,使用纳米压... 在含有不同浓度纳米Cr_2O_3微粒的硅酸盐体系电解液中对2024-T4铝合金进行微弧氧化处理,使用SEM观察陶瓷膜的表面形貌、截面形貌、磨痕形貌。使用EDS能谱仪分析膜层中各主要成分沿截面方向的分布,使用XRD分析陶瓷膜的相结构,使用纳米压痕硬度计测量陶瓷膜的硬度,使用粗糙度仪测量陶瓷膜的表面粗糙度,使用摩擦磨损试验机测量陶瓷膜的摩擦系数,使用激光共聚焦显微镜测量磨痕体积,评估磨损率。结果表明:在电解液中加入纳米Cr_2O_3微粒后,制备的陶瓷膜中出现了Cr_2O_3相,电解液中纳米Cr_2O_3微粒浓度达到2.4 g/L时,陶瓷膜的硬度最高,摩擦系数最小,磨损率最低,耐磨性最好。 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 微弧氧化 纳米Cr2O3 耐磨性能

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电脉冲处理对2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响 被引量：3

7

作者 许爱军 汤泽军 +2 位作者 章锦涛 万海峰 王子涵 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第10期64-71,共8页

通过电脉冲对2024-T4态铝合金搅拌摩擦焊接试样进行了焊后固溶处理。结果表明,经电脉冲固溶处理后,试样强度明显降低,延伸率显著提高。当有效电流密度为135A/mm^(2)时,相比原始焊接试样,抗拉强度下降了25%,延伸率提高了50%。焊接样品的... 通过电脉冲对2024-T4态铝合金搅拌摩擦焊接试样进行了焊后固溶处理。结果表明,经电脉冲固溶处理后,试样强度明显降低,延伸率显著提高。当有效电流密度为135A/mm^(2)时,相比原始焊接试样,抗拉强度下降了25%,延伸率提高了50%。焊接样品的工程应力-应变曲线出现了PLC效应的锯齿状波动。随后,对135A/mm^(2)电脉冲固溶处理后的样品进行了时效处理,拉伸曲线的锯齿状波动消失,材料延伸率略微下降,强度升高,合金性能恢复到焊后水平。经人工再时效处理,试样抗拉强度比原始接头提高8%;而自然再时效处理后,抗拉强度比原始接头提高4%。微观组织显示固溶处理后,接头不同区域晶粒出现了不同程度细化。固溶过程中接头的强化相溶解,而再时效处理过程中强化相重新析出,且人工再时效处理后焊核区析出的强化相体积更大,数量更多。强化相溶解与析出是导致电脉冲固溶再时效处理后焊接试样力学性能变化及PLC效应的原因。 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 搅拌摩擦焊 电脉冲处理 微观组织 力学性能

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2024-T4铝合金薄板超声辅助搅拌摩擦焊温度场数值模拟 被引量：3

8

作者 贺地求 孙侠 祝建明 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2014年第19期162-165,168,共5页

以2024-T4铝合金为研究对象,利用有限元软件MSC.Marc建立了UAFSW和FSW模型,对比分析其温度场,研究超声对FSW温度分布的影响,探索合适的UAFSW工艺参数范围。结果表明:在同等条件下,UAFSW模型峰值温度高于FSW,说明超声的加入有温度补偿作... 以2024-T4铝合金为研究对象,利用有限元软件MSC.Marc建立了UAFSW和FSW模型,对比分析其温度场,研究超声对FSW温度分布的影响,探索合适的UAFSW工艺参数范围。结果表明:在同等条件下,UAFSW模型峰值温度高于FSW,说明超声的加入有温度补偿作用;超声的加入增大了焊接工艺窗口,提高了焊接效率。 展开更多

关键词 超声辅助搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊 2024-T4铝合金 温度场 数值模拟

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2024-T4铝合金腐蚀损伤与力学参量的定量关系 被引量：2

9

作者 邱添 唐晓薇 +1 位作者 宋健豪 宋海鹏 《有色金属工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期19-24,共6页

针对2024-T4铝合金腐蚀损伤与材料宏观力学参量的定量关系开展实验研究。基于腐蚀形貌观测和表面腐蚀率的统计分析,确定了定量表征材料腐蚀损伤的有效参量,分析了腐蚀损伤与抗拉强度、疲劳寿命等力学参量的定量关系。结果表明,分布在概... 针对2024-T4铝合金腐蚀损伤与材料宏观力学参量的定量关系开展实验研究。基于腐蚀形貌观测和表面腐蚀率的统计分析,确定了定量表征材料腐蚀损伤的有效参量,分析了腐蚀损伤与抗拉强度、疲劳寿命等力学参量的定量关系。结果表明,分布在概率区间0.15~0.85内的表面腐蚀率平均值更能有效地表征铝合金材料的腐蚀损伤程度,该有效表面腐蚀率与抗拉强度、疲劳寿命分别满足指数函数关系。当腐蚀损伤为0.05时,疲劳寿命的下降已十分明显(约下降35%),而当腐蚀损伤达到0.2后,材料抗拉强度才略有下降(约下降3%)。 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 腐蚀损伤 参量表征 抗拉强度 疲劳寿命

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不扎透上板对2024-T4铝合金搅拌摩擦搭接焊力学性能的影响 被引量：1

10

作者 叶结和 刘雪松 王素环 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期71-74,132,共5页

钩状缺陷是影响搅拌摩擦搭接焊接头性能的重要因素.为了尽可能的避免钩状缺陷的产生,利用不扎透上板的方式对2024-T4铝合金进行焊接,重点分析不同转速下的接头横截面形貌及力学性能.结果表明,利用不扎透上板的方式所得搭接界面保持连续... 钩状缺陷是影响搅拌摩擦搭接焊接头性能的重要因素.为了尽可能的避免钩状缺陷的产生,利用不扎透上板的方式对2024-T4铝合金进行焊接,重点分析不同转速下的接头横截面形貌及力学性能.结果表明,利用不扎透上板的方式所得搭接界面保持连续且主要呈水平方向分布.由于搅拌针长度较小,焊核区底部的宽度远大于搅拌针尖端直径,使有效连接宽度增加,导致搭接接头在承受拉剪载荷时呈拉伸断裂模式.与转速为500 r/min相比,600 r/min下接头的有效连接宽度与剪切拉伸强度均有小幅度地增加,最大剪切拉伸载荷为17 215.11 N. 展开更多

关键词 搅拌摩擦搭接焊 2024-T4铝合金 钩状缺陷 剪切拉伸强度

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超声功率对2024-T4铝合金UAFSW接头组织和性能的影响

11

作者 马慧坤 《轻合金加工技术》 CAS 2022年第8期60-63,共4页

对1.8mm厚2024-T4铝合金板材进行超声辅助搅拌摩擦焊接(UAFSW)试验,研究了超声功率对UAFSW接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:焊接过程中焊核区中下部金属材料流动性随着超声功率增加而增大;超声功率能够影响焊接接头的力学性能... 对1.8mm厚2024-T4铝合金板材进行超声辅助搅拌摩擦焊接(UAFSW)试验,研究了超声功率对UAFSW接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:焊接过程中焊核区中下部金属材料流动性随着超声功率增加而增大;超声功率能够影响焊接接头的力学性能及第二相粒子尺寸和数量;当超声功率达到2.1kW时,拉伸断口微观形貌显示大尺寸第二相粒子数量最多,脱落后形成的韧窝较大较深,焊接接头的抗拉强度最高,达到394.8MPa。 展开更多

关键词 2024-T4铝合金 超声辅助搅拌摩擦焊接 超声功率 焊接接头

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2024-T4铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接头组织与性能研究

12

作者 姚佳 曾义聪 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第15期216-219,共4页

沿搅拌头方向将超声能量引入对接焊焊缝,利用超声波的振动作用,促进搅拌针周围金属原子的运动和扩散能力,能有效地细化和均匀化焊核区的金属组织,改善焊缝材料的塑性流变行为,增强焊缝底部的搅拌强度,提高搅拌摩擦焊焊接质量和焊接效率... 沿搅拌头方向将超声能量引入对接焊焊缝,利用超声波的振动作用,促进搅拌针周围金属原子的运动和扩散能力,能有效地细化和均匀化焊核区的金属组织,改善焊缝材料的塑性流变行为,增强焊缝底部的搅拌强度,提高搅拌摩擦焊焊接质量和焊接效率。通过对1.8 mm厚2024-T4铝合金进行平板对接焊试验,对比研究了搅拌摩擦焊焊接接头组织与性能。结果表明,超声辅助搅拌摩擦焊能有效减少焊接缺陷,并且接头强度提高了10%,超声辅助搅拌摩擦焊优越性效果明显。 展开更多

关键词 超声辅助搅拌摩擦焊 2024-T4铝合金 组织 性能

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AA2024铝合金搅拌摩擦焊接头特性研究 被引量：1

13

作者 邹玉亮 陈振中 姜明坤 《飞机设计》 2011年第5期18-21,共4页

对6 mm厚AA2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头特性进行了研究。通过拉伸试验,得到了应力-应变曲线。用光学显微镜、显微硬度仪以及扫描电镜对焊接接头进行了金相分析、硬度测试以及断口分析。结果表明:试件断裂属于韧性断裂;断裂发生在前进... 对6 mm厚AA2024-T4铝合金搅拌摩擦焊接头特性进行了研究。通过拉伸试验,得到了应力-应变曲线。用光学显微镜、显微硬度仪以及扫描电镜对焊接接头进行了金相分析、硬度测试以及断口分析。结果表明:试件断裂属于韧性断裂;断裂发生在前进侧热机影响区/热影响区的过渡区;当搅拌头转速为800 r/min,焊接速度为100 mm/min,接头力学性能良好,其抗拉强度为395.7 MPa,可达母材抗拉强度的90.2%。 展开更多

关键词 搅拌摩擦焊 AA2024-T4铝合金 拉伸 显微硬度

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2024T4铝合金蠕变本构关系研究 被引量：3

14

作者 王新建 《航空精密制造技术》 2017年第3期26-29,20,共5页

设计了一种简易单向拉伸蠕变试验装置,对2024T4铝合金在175℃、多个应力水平下的单向拉伸蠕变进行了试验。根据试验数据的特点,将2024T4铝合金的蠕变本构关系分解为由一个双指数函数和一个一次函数组成的两分量表达式,并利用试验数据通... 设计了一种简易单向拉伸蠕变试验装置,对2024T4铝合金在175℃、多个应力水平下的单向拉伸蠕变进行了试验。根据试验数据的特点,将2024T4铝合金的蠕变本构关系分解为由一个双指数函数和一个一次函数组成的两分量表达式,并利用试验数据通过最小二乘拟合确定出本构关系中的待定参数,得到2024T4铝合金175℃时的本构关系。通过对拟合数据与试验数据的对比分析表明,所建立的蠕变本构关系能够有效表征2024T4铝合金175℃时在不同应力水平下的蠕变行为。 展开更多

关键词 2024T4铝合金 单拉蠕变 蠕变本构关系

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